2014年4月8日
坂口浩司 エネルギー理工学研究所教授、中江隆博 同助教らの研究グループは、炭素と水素から成る次世代半導体として期待される、1ナノメートル以下の幅を持つ極細ナノ炭素細線（グラフェンナノリボン）を従来に比べ飛躍的な高効率で合成する手法を開発しました。今回開発した方法により、理論的に予測されていた3種類の極細幅のGNR（アームチェアエッジ型）を全て合成することに成功し、従来材料と比べ大きな光電導性を持つことを明らかにしました。高効率太陽電池としての応用が期待されます。
本研究成果はドイツの出版社（Wiley-VCH）が発行する先端材料科学の専門誌「Advanced Materials」のオンライン版に日本時間4月8日に掲載されました。
研究者からのコメント
左から坂口教授、中江助教
今回の成果は、非常に安価な装置を用いて骋狈搁合成の课题であった収率と种类を飞跃的に向上させる革新的な技术であり、これまで知られていなかった极细炭素细线の基础物性の理解?応用研究への展开が飞跃的に加速するものと期待されます。また、軽く强靭かつ省エネルギー素子として期待される有机デバイスの基干素材として炭素原子の配列制御による骋狈搁による导线?半导体回路を组み上げたオール炭素デバイスの実现につながると考えられます。さらに、元素资源として豊富に存在する炭素材料は希少元素に依存しない持続可能型エネルギー社会の実现にも贡献するものと期待できます。
今后は、今回开発した「ラジカル重合型化学気相成长法」を発展させ、未踏ナノ炭素材料の高効率合成と机能评価に取り组みたいと考えています。また、太阳电池等のデバイス応用に向け、骋狈搁のデバイス性能の评価を进めていく予定です。ありふれた元素である炭素を用いて厳密な构造制御を达成することにより、従来では成し得なかった机能を创発することは、基础的な科学的の観点からも大変兴味深く、有用な新规素材开発に有用な科学的知见の発见につながっていくものと考えています。
概要
骋狈搁とは、炭素原子の二次元シートであるグラフェンをリボン状に切り出した细线状のナノ物质です。二次元シート状のグラフェンは金属的性质を示すため応用が限定されますが、骋狈搁は细线幅、炭素の六角形格子の构造を制御することにより、望みの特性を持つ半导体となることが理论的に分かっており、现在主流のシリコンに代わる次世代半导体材料として太阳电池や电子素子への応用が期待されています。
従来の骋狈搁合成法では、超高真空（10-10罢辞谤谤）环境が必要であり、かつ反応中间体であるラジカルを低密度でしか発生できないため合成収率が非常に低く、また幅を制御した细线を作るのが困难であることが问题でした。
今回开発した「ラジカル重合型－化学気相成长法」は、2ゾーン独立加热を用いることで、原料分子から非常に高密度にラジカル中间体を発生させて金属基板に吹きかけることにより、低真空（1罢辞谤谤）にもかかわらず、従来法の10倍の高効率でさまざまな线幅を持つ极细骋狈搁の合成に成功しました。この极细骋狈搁のフィルムは、従来の有机太阳太阳电池に用いられる共役系高分子（ポリ3－ヘキシルチオフェン）の3倍の光电导性を示し、高効率太阳电池材料としての応用が期待されます。
详しい研究内容について
超極細ナノ炭素細線の画期的高効率合成法を開発 －高効率太陽電池への応用に期待－
书誌情报
[DOI]
Hiroshi Sakaguchi, Yoshiyasu Kawagoe, Yoshitaka Hirano, Taku Iruka, Maki Yano, and Takahiro Nakae
"Width-Controlled Sub-Nanometer Graphene Nanoribbon Films Synthesized by Radical-Polymerized Chemical Vapor Deposition"
Advanced Materials Published online: 8 APR 2014
掲载情报
- 京都新聞（4月9日 25面）、日刊工業新聞（4月9日 21面）および科学新聞（4月25日 4面）に掲載されました。
